Характерной чертой деятельности Мильха в министерстве авиации являлось его постоянное стремление получить полный контроль над люфтваффе и авиационной промышленностью, сосредоточить в своих руках все нити управления ими. Когда к началу 1940-х годов ряд проектов генерала Э. Удета (один из руководителей министерства авиации) закончились провалом, Мильх воспользовался этим, чтобы расширить круг своих полномочий. Так, добившись путем интриг отстранения своего конкурента, он получил право открывать и закрывать авиационные предприятия, перемещать по своему усмотрению материальные и людские ресурсы. Вслед за тем Мильх расставил своих людей на все руководящие посты в технических службах люфтваффе и произвел реорганизацию возглавляемого до этого Удетом Технического управления министерства авиации. После смерти Удета (ноябрь 1941 года) Мильх сосредоточил в своих руках руководство всей технической частью люфтваффе, стал начальником вооружений ВВС, получил право на размещение заказов люфтваффе в промышленности. Однако, несмотря на огромные полномочия и все принимаемые меры, Мильху так и не удалось добиться запланированного роста авиационной техники. Его попытка развернуть широкое производство самолет-снарядов «Фау-1» особых результатов не дала, но привела к большому расходу цветных металлов, запасы которых в Германии были ограничены.
Участившиеся провалы в работе министерства авиации привели к обострению отношений между Мильхом и Герингом. Чувствуя, что тучи над его головой неумолимо сгущаются, Мильх решил нанести упреждающий удар, пустив в ход свое излюбленное оружие — интриги. Он поставил перед собой цель дискредитировать своего начальника Геринга в глазах Гитлера, добиться его смещения с поста министра и самому занять это место. Узнав об этом, Геринг резко изменил отношение к своему бывшему протеже и начал систематически подрывать его положение, используя для этого любую возможность. Тем временем, полагая, что ему удастся после Сталинградской катастрофы свалить Геринга, когда тот обещал Гитлеру организовать снабжение окруженной в Сталинграде группировки по воздуху и полностью провалил эту операцию, Мильх пошел ва-банк, открыто предложив фюреру сместить рейхсмаршала. Но этот демарш Мильха окончился неудачей. Гитлер, ранее благоволивший Мильху, уже начал утрачивать к нему доверие.
С весны 1943 года контроль над авиационной промышленностью постепенно начал переходить в руки нового фаворита Гитлера — министра военной промышленности А. Шпеера. После неудачи с проектом создания реактивного истребителя-бомбардировщика «Ме-262» Гитлер лишил Мильха всех полномочий в сфере авиапромышленности, которая полностью перешла в подчинение Шпеера (май 1944 года). После этого от Мильха ожидали отставки, но он и не думал этого делать, надеясь выиграть время. Тогда Геринг 20 июня 1944 года публично потребовал от Мильха подать в отставку с поста статс-секретаря министерства авиации. На следующий день Мильх был уволен. Затем последовало его увольнение с должности начальника вооружений люфтваффе. Он сохранил за собой лишь должность генерал-инспектора ВВС, но без реальной власти.
1 октября 1944 года во время одной из инспекционных поездок Мильх попал в автокатастрофу, получил тяжелые травмы и надолго выбыл из строя. 8 января 1945 года он был уволен с поста генерал-инспектора люфтваффе и переведен в резерв ОКВ. Никакого назначения больше до самого конца войны Мильх не получил.
4 мая 1945 года в замке Зихерхаген (близ Нойштадта) был арестован английскими войсками. Выступал в качестве свидетеля в Нюрнбергском международном военном трибунале, где союзники судили главных военных преступников. В своих показаниях пытался защищать Геринга. Как военнопленный содержался в заключении в бывшем концлагере Дахау. В декабре 1946 года предстал перед американским военным трибуналом в Нюрнберге, который приговорил его к пожизненному тюремному заключению (март 1947 года). Но уже в 1951 году срок ему сократили до 15 лет, а в 1955 году он был освобожден. Жил в Дюссельдорфе, работал консультантом по вопросам авиации в фирмах «Фиат» и «Тиссен».
Звание генерал-фельдмаршала германских ВВС Мильх получил одним из первых в Третьем рейхе, когда ему было 48 лет. В отличие от других гитлеровских фельдмаршалов, он не служил в рейхсвере, а перешел на службу в люфтваффе из гражданской авиации, где занимал один из ключевых административных постов. Тем не менее благодаря покровительству Геринга Мильх сразу же занял второй по значению пост в пока еще «секретных» люфтваффе, а в дальнейшем сыграл большую роль в их создании как вида вооруженных сил (вермахта) и развитии.